【文章內(nèi)容簡介】 成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 3 遇到危險情況還能作為緊急廣播使用。這對于提高安全意識、避免重大傷亡事故具有重要意義。由于傳感器是獲取信息的工具，是信息技術(shù)（包括傳感與控制技術(shù)、通訊技術(shù)和計算機技術(shù)） 的三大支柱之一，位于信息系統(tǒng)的最前端，其特性的好壞、輸出信息的可靠性對整個系統(tǒng)質(zhì)雖至關(guān)重要，因此目前世界各國一直把發(fā)展智能化傳感器作為研究課題，投入大量人力物力進行開發(fā)研究。智能傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能價格比、多功能化等優(yōu)點，它代表了傳感器的發(fā)展方向，是傳感器克服自身落后向前發(fā)展的必然趨勢。 國外的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平理論上講高于國內(nèi)發(fā)展水平，但應(yīng)用于國內(nèi)煤礦尚有一定的局限性，如煤礦管理模式生產(chǎn)方式的不同，價格過高不適于國內(nèi)煤礦現(xiàn)有條件，除在傳感器技術(shù)方面可供借鑒外，其它僅具一定參 考價值。 80 年代初，世界各產(chǎn)煤國檢測裝置的缺點是： 1）測量范圍小 2）易受高濃度瓦斯和硫化物的中毒以及存在零點漂移和靈敏度漂移問題，存在檢測不準確及井下校準困難等弊端（每 7 天校準一次）。由于檢測裝置向更迅速更快捷發(fā)展，方便攜帶等要求發(fā)展。傳統(tǒng)的機械檢測儀一般靈敏度和準確度也比較低或者檢測方法難，同時單片機既有通用計算機的基本部件，又不同于計算機。體積小，能實時快速的對外部事件作出響應(yīng)，迅速采集大量數(shù)據(jù)，做出邏輯判斷與推理后實現(xiàn)被控對象的參數(shù)調(diào)整與控制，且能滿足檢測儀的設(shè)計要求，所以基于單片機的智能瓦斯檢測系統(tǒng) 設(shè)計的開發(fā)有很大意義。因此各國都采用智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)裝置，運營單片機工作原理，它能提高煤礦瓦斯檢測技術(shù)水平和檢測的實時性，更能有效預(yù)防煤礦瓦斯事故的發(fā)生。電子技術(shù)的迅猛發(fā)展一方面帶動了煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，一方面也對煤礦瓦斯檢測產(chǎn)品提出了越來越高的要求。智能煤礦瓦斯檢測主要是依據(jù)單片機為核心進行設(shè)計的，傳感器設(shè)計的智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)速度快，體積小，重量輕，可連續(xù)檢測再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，單片機具有受集成限制，片內(nèi)儲存量較小，可靠性好，擴展簡單，控制功能強等特點，因此 ，基于單片機的智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)的研究和開發(fā)生產(chǎn)具有十分廣泛的現(xiàn)實市場和潛在的市場需求。 【 3】隨著單片機的廣泛應(yīng)用，將大大促進各領(lǐng)域的技術(shù)更新，向自動化、小型化、智能化方向邁進。而且單片機內(nèi)部具有 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換和大容量的ROM 和 RAM，不需要外部擴展電路，硬件電路結(jié)果簡單，維護方便）設(shè)計出了基于單片機的瓦斯傳感器。系統(tǒng)由 單片機，瓦斯氣體檢測電路， A/D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示電路，聲光報警電路組成。以 51 單片機為核心構(gòu)成一個具備數(shù)據(jù)采集，對象控制，結(jié)果顯示等功能的完整系統(tǒng)。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 4 課題的主要研究內(nèi)容與要求 這次 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容與要求是：設(shè)計一個瓦斯氣體安全監(jiān)控裝置，在氣休濃度一定的范圍內(nèi)進行安全檢測，并能 在礦內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到報警上限限時進行聲光報警，通知礦內(nèi)工作人員及時撤離減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。 假設(shè)這個單片機氣體安全監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)以下的功能：氣體測試，超過設(shè)定的門限值后自動報警裝置。以單片機為主機，氣敏傳感器通過一根口線與單片機相連接，再加上濃度控制部分和人機對話部分來共同實現(xiàn)瓦斯安全監(jiān)測與控制。 通過顯示器顯示礦內(nèi)瓦斯?jié)舛戎挡⒛芡ㄟ^上位機下位機實現(xiàn)與 PC 機之間的信息通信，及時準確地顯示井下瓦斯和氧氣超限的實際情 況，使安全局主要負責人對礦主、安檢員、某些礦的負責人進行監(jiān)管，督促他們認真貫徹 煤礦 安全規(guī)程，實現(xiàn)自動監(jiān)管功能。 系統(tǒng)簡介 本文設(shè)計的是基于單片機的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鳎撓到y(tǒng)以單片機 AT87C51 為核心，包含甲烷濃度采樣器、把 220V 的交流電轉(zhuǎn)換成5V 的直流電源、紅外遙控系統(tǒng)、存儲器的擴展、 LCD 顯示器和報警裝置等組成。該傳感器可以有效的監(jiān)測井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣 泛。監(jiān)測到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C，經(jīng)單片機處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報警并自動發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛取? 該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴展性強，具有較高的性價比， AT87C51 的應(yīng)用實現(xiàn)了電子硬件設(shè)計的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 2 章 瓦斯報警系統(tǒng)的方案設(shè)計 瓦斯爆炸的原因及因素 ，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為 5～ 6％，上限為 14～ 16％。瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有： （ 1）氧的濃度 （ 2）其它可燃氣體混合氣體中有兩種以上可燃氣體同時存在時，其爆炸界限決定于各可燃氣體的爆炸界限和它們的濃度。 （ 3）煤塵 本身具有爆炸， 300~400 ℃揮發(fā)氣體 （ 4）空氣壓力 壓力大，分子接近，碰撞幾率增加范圍擴大 （ 5）惰性氣體可以降低瓦斯爆炸的危險性。 瓦斯的最低點燃溫度和最小點燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛龋咚箍諝饣旌蠚怏w的最低點燃溫度，絕熱壓縮時 565℃，其它情況時 650℃。最低點燃能量為 。 煤礦安全生產(chǎn)的措施：及時將煤礦內(nèi)的瓦斯抽出；不要穿有金屬鞋底的鞋子。 天然氣加氣戰(zhàn)內(nèi)禁止吸煙的原因：吸煙有明火可能會和揮發(fā)或泄露出的少量天然氣爆炸。 ，占 98%，另有少量的乙烷、丙烷、丁烷，此外一般還含有氫氣、硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量 的惰性氣體，如氦和氬等。 ，禁止吸煙，禁止使用手機等等 ，另有少量的乙烷。總之是由易燃易爆的氣體組成的，甲烷或乙烷遇明火會燃燒，與空氣混合的比例為10%左右時，點燃該氣體會爆炸，所以天然氣加氣站禁止吸煙。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 6 瓦斯爆炸的監(jiān)控手段 煤礦井下瓦斯爆炸事故是煤礦事故中最為嚴重的事故之一，常常是井毀人亡。針對這一嚴重災(zāi)情我國各煤礦投入了巨大的人力、物力、財力對各類瓦斯爆炸事故進行分析，提出了許多預(yù)防、控制和治理瓦斯的有效方案，但僅僅有這些還遠遠不夠。因為，縱觀國 內(nèi)各煤礦瓦斯爆炸事故，其共性問題是運用科學(xué)技術(shù)保障安全重視不夠、能力有限，且各煤礦對瓦斯的預(yù)防和控制工作有時講形式走過場，甚至講排場不腳踏實地。另外，遇事不用科學(xué)手段進行自救，不用基本知識進行自我保護，心慌意亂、害怕、恐懼、慌亂中出錯是個體生命最大的殺手。為此，重視并合理運用科學(xué)技術(shù)保障煤礦安全，是杜絕煤礦井下瓦斯爆炸事故的根本障。如何采用新技術(shù)、新產(chǎn)品及時武裝煤礦，提高煤礦預(yù)防和抵抗瓦斯爆炸事故的發(fā)生是各煤礦首要選擇。同時，如何從現(xiàn)有使用的技術(shù)產(chǎn)品中找出不足并加以改善和提高，這是預(yù)防控制煤礦瓦斯爆炸事故最為直接最為有效的方法。我國大多數(shù)煤礦現(xiàn)有使用的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)即是我們需要加以改善和提高的技術(shù)產(chǎn)品中比較重要且具有代表性的一種。目前，單從我礦實際來看，井下使用的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)雖然在日常的通風瓦斯管理中發(fā)揮著重要作用，但依然存在著應(yīng)用和實際使用管理不到位的問題。例如，首先井下某些通風不良的巷道未及時安設(shè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其次工作面為完成生產(chǎn)任務(wù)將監(jiān)測系統(tǒng)的探頭包裹甚至甩掉不用的現(xiàn)象時有發(fā)生，這些都是監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患。因此，我們除了需要提高監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平以外，還需將管理工作做到位，以此消除監(jiān)測 監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患。另外，從全國煤礦現(xiàn)狀來看，各礦通風網(wǎng)絡(luò)都是從進風井到井下各硐室、到掘進頭、到回采面、到回風井，瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配置、斷電控制，煤礦井下瓦斯?jié)舛忍筋^與地面控制室與地面主要領(lǐng)導(dǎo)的手機與礦、縣、市、省、國家主管部門聯(lián)網(wǎng)，甚至與天上衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，無疑是最完善的系統(tǒng)、最發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)、最完善的布局、最先進的手段，但瓦斯爆炸事故依然存在，并沒有根本得到改觀。從以上的分析可知，煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在實際應(yīng)用中還存在著許多的不足，急需技術(shù)改進及加強系統(tǒng)的管理工作，這就是我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在使用中的現(xiàn)狀 。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 7 礦用瓦斯檢測系統(tǒng)的技術(shù)指標及實現(xiàn)功能 煤礦氣體檢測技術(shù)系統(tǒng)概述 煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)是能夠監(jiān)測礦井環(huán)境中瓦斯氣體的濃度，具有報警功能能實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳至地面監(jiān)控室 PC 的系統(tǒng)。本課題中完整的煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)由以下四部分組成： （ 1）氣體傳感器：能感知環(huán)境中甲烷氣體及其濃度的一種敏感元件，它能將與氣體種類和濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號； （ 2）顯示單元：根據(jù)測量信號，由單片機將待顯示數(shù)據(jù)按相應(yīng)方式進行數(shù)據(jù)傳輸給顯示處理模塊顯示于儀表； （ 3）聲光報警單元：當監(jiān)測氣體濃度超出設(shè)定報警值時，發(fā)出聲光報警； （ 4）數(shù)據(jù)采集分析軟件：運用 C 語言編寫串口通訊軟件，實現(xiàn)氣體數(shù)據(jù)的采集、分析及保存煤礦氣體檢測系統(tǒng)其他的技術(shù)參數(shù)還有存儲數(shù)據(jù)性能、傳輸數(shù)據(jù)性能、使用壽命與可靠性等。 系統(tǒng)的設(shè)計原則 在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，首先重點突出系統(tǒng)整體性能，價格最優(yōu)的原則，本著先進、簡明、實用的設(shè)計指導(dǎo)思想，從傳感器的信號采集、處理傳輸，到系統(tǒng)軟件的設(shè)計，在整體最優(yōu)原則的指導(dǎo)下，發(fā)揮各自的設(shè)計靈活性。其次，系統(tǒng)整體設(shè)計上，著重考慮系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，監(jiān)測的快速和準確，安裝、維護的方便和經(jīng)濟性，操作使用的簡便，少維護，免培訓(xùn)等 。總體設(shè)計的原則有： 盡可能使用先進、成熟的技術(shù)，有明確理論支持的技術(shù)，對不確切，但非用不可的技術(shù)要通過必要的試驗和論證。 密切結(jié)合現(xiàn)場實際工作的要求，盡量減少對操作使用人員的專業(yè)技術(shù)水平的依賴。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 8 通過優(yōu)化電路設(shè)計和應(yīng)用誤差理論分析，盡可能減小測量誤差，提高測量精度。 從設(shè)計階段著手保證產(chǎn)品的可靠性，將可靠性貫穿于設(shè)計、工藝、加工等各個環(huán)節(jié)。 嚴格執(zhí)行國家和煤炭部以及行業(yè)標準。 在保證儀器功能的前提下，盡可能降低成本，以軟代硬，化繁為簡。 在完成自身系統(tǒng)配套的基礎(chǔ)上，盡可能使產(chǎn)品具有良好的通用性，使之能與 其它產(chǎn)品配套，易于擴充新的用途。 設(shè)計要從整體出發(fā)，分步、分層實施，方案要實際設(shè)計，制造中盡量采用通用的、有替代產(chǎn)品的元器件及附件。 廣泛調(diào)查研究，認真分析其優(yōu)缺點，充分借鑒其它儀器的優(yōu)點，揚長避短，博采眾長。 技術(shù)指標要求 （ 1）工作環(huán)境條件 溫度： 0～ 40℃ 相對濕度：≤ 98% 大氣壓力： 86～ 116kps 風速： 0～ 8m/s 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 9 （ 2）測量范圍及誤差： 表 21 測量范圍 (%CH4) 基本誤差 (%CH4) ～ 177。 ～ 真值的 10% ～ 177。 （ 3）分辨率： %CH4 （ 4）顯示方式：四位 LED （ 5）測量范圍： 0～ % CH4 （ 6）響應(yīng)時間：≤ 20s （ 7）報警點：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 8）斷電點：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 9）復(fù)電點：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 10）報警方式： 聲光報警，其中： 響度：≥ 80dB 光可見度：≥ 20m （ 11）工作方式：擴散式 （ 12）防爆型式：礦用本安兼隔爆型 （ 13）輸出信號制式：頻率型 200～ 1000Hz 斷電信號輸出：光電耦合器輸出 （ 14）技術(shù)參數(shù) 工作電源： 9～ 24VDC Ui： Ii： 100mA Ci： F Li： （ 15）外形尺寸： 155mm 106mm 48mm （ 16）重量： 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 10 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 儀器上電開機后，儀器內(nèi)部進行自檢。自檢結(jié)果正常后，進入工作狀態(tài)。探頭通電 10s 內(nèi)，顯示為 并閃爍， 10s 以后顯示甲烷濃度且不閃爍 [3]。當儀器自檢結(jié)果不正常時，不進入工作狀態(tài)，儀器顯示不變。此時表明儀器有故障，應(yīng)該維修。 儀器進入正常工作狀態(tài)后，可通過遙控器對儀器進行校正或設(shè)定報警點、斷電點、復(fù)電點。對儀器進行校正應(yīng)該在儀器通電預(yù)熱 15 分鐘后進行。 當甲烷濃度達到 %以上時，為了保護黑白元件，電橋間斷工作，顯示器閃爍，顯示的值只能作為參考。保護狀態(tài)下電橋每 3 分鐘工作 15秒。當甲烷濃度低于 %時，電橋恢復(fù)正常工作。如果黑白元件的一臂發(fā)生開路或短路故障，儀器顯示“ ”。 系統(tǒng)設(shè)計方案 基于單片